DE102004049549A1

DE102004049549A1 - Motor als Direktantrieb und Verfahren zur Montage des Motors

Info

Publication number: DE102004049549A1
Application number: DE102004049549A
Authority: DE
Inventors: Bertram Schmid; Rainer Holzer; Thomas Mehrer
Original assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2005-10-13
Also published as: US7578149B2; US20050210604A1; EP1580311B1; DE502005004551D1; EP1580311A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt einen Motor mit Stator und Rotor als Direktantrieb für ein Wäschebehandlungsgerät und ein Verfahren zur Montage dieses Motors. Der Stator 18 des Motors wird mit einer vorzugsweise zylindrischen oder kegeligen Ausstülpung 5 in einer Lagerbohrung 3 in einem Lagerkreuz bzw. einer Bottichrückwand eines Wäschebehandlungsgerätes zentriert. Der Stator 18 kann an der Polisolierung Nasen 9 haben, die den Läufer während der Montage führen, so dass die permanentmagnetischen Pole des Läufers 13 nicht auf die weichmagnetischen Pole des Stators schlagen können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor und ein Verfahren zur Montage des Motors als Direktantriebselement für ein Wäschebehandlungsgerät.

Wäschebehandlungsgeräte sind u.a. Waschmaschinen, Wäscheschleudern oder Wäschetrockner. Diese Maschinen umfassen eine in einem Bottich drehbar gelagerte Trommel, die motorisch angetrieben wird. Die Trommel ist zur Aufnahme von Waschgut oder Wäsche ausgebildet und in bekannter Weise von vorne oder von oben beschickbar. Als Antriebsmotoren werden heute zunehmend wegen ihrer guten Regelbarkeit und ihrer nahezu unbegrenzten Lebensdauer Direktantriebe (also direkt, d.h. ohne Kraftübertragung mittels Riemen oder Getriebe die Trommelwelle antreibende Motoren) eingesetzt. Direktantriebe können als Außenläufer oder als Innenläufer ausgebildet sein. Beim Direktantrieb entfallen Verschleißteile wie Riemen oder Getriebe. Bei Außenläufermotoren besteht der Stator aus kreisförmig angeordneten Polen (Blechpaketen) mit Isolierung und Polwicklung. Ihm gegenüber stehen permanentmagnetische Pole, die am Innenumfang eines meist glockenförmig ausgebildeten Außenläufers sitzen. Der tatsächliche Luftspalt beträgt z.B. 0,5–2 mm. Durch den auf den Umfang des Motors bezogenen kleinen Luftspalt ist sowohl eine genaue Positionierung des Stators zur Trommellagerung als auch eine gute Fixierung nötig. Die Isolierung der Polwicklungen muß die bei Hausgeräten geforderten Kriechstrecken sicher einhalten. Der Rotor (Außenläufer oder Innenläufer) darf bei der Montage nicht mit seinen Magneten auf die Pole des Stators schlagen. Zur Erfüllung dieser Forderungen sind nach dem Stand der Technik z. B. folgende Ansätze bekannt:
Nach der EP 0 361 775 B1 bilden der Stator mit seinen Wicklungen, die Bottichrückwand und das Lagerkreuz mit Lagerbohrung für die Trommelachse eine Einheit. Sie sind als Kunststoffspritzteil mit Einlegeteilen ausgebildet. Nachteilig daran ist eine schlechte Wärmeableitung und ein großer Materialaufwand an kriechstromfestem Kunststoff.

Nach der DE 199 37 229 A1 ist die Trommelachse gegenüber dem Stator für einen zentrischen Sitz extra mit einem Kugellager gelagert. Das zusätzliche Lager bedeutet einen größeren zusätzlichen Aufwand.

Nach der DE 100 56 986 A1 wird für die zentrische Montage der Antriebselemente ein Montageteil z.B. an der Antriebswelle der Tommel befestigt. Es muss nach der Montage gelöst und wieder entfernt werden. Das ist aufwändig.

Nach der DE 100 60 940 A1 sind für die zentrische Montage des Stators auf dem Tragstern Fortsätze für einen führenden Eingriff in den Stator bei der Montage vorgesehen. Das Lagerkreuz bzw. die Bottichrückwand werden in nachteiliger Weise aufwändig.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch konstruktive Ausbildung einen einfacher zu montierenden Motor zu schaffen und damit ein verbessertes Verfahren für die Montage dieses Motors an ein Wäschebehandlungsgerät zu finden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Motor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren für seine Montage gemäß Anspruch 10 gelöst.

Eine Lagerbohrung in einem Lagerkreuz bzw. einer Bottichrückwand ist für den Sitz von Kugellagern genau bearbeitet. Die Erfindung nutzt diese ohnehin nötige, definierte und glatte Bohrung zur Zentrierung des Stators aus. Damit dies möglich wird, hat der Stator an der zum Bottich zugewandten Seite mittig eine vorzugsweise zylindrische oder kegelige Ausstülpung, die genau in die Bohrung im Lagerkeuz bzw. in der Bottichrückwand passt.

Der Stator kann aus z.B. zwei elektrisch isolierenden Kunststoffschalen, die das Blechpaket tragen, zusammengesetzt sein.

Die beiden Kunststoffschalen, eine innere Schale und eine äußere Schale sind präzise Spritzteile. Die innere Schale hat mittig die Ausstülpung, die genau in die Lagerbohrung passt. Die beiden Kunststoffschalen bilden zusätzlich zu ihrer Haltefunktion die Isolierung für die Polwicklungen der Statorpole. Damit der nötige große Kriechstromweg zwischen Statorblechpaket und Statorwicklung eingehalten werden kann, überlappen sich die beiden Kunststoffschalen.

Bei der Fertigung des Stators wird das Blechpaket in die Schalen gelegt. Die beiden Schalen halten durch Rastnasen (z.B. an der inneren Schale) zusammen. Nach der Bewicklung der Pole kann der komplette Stator mit der inneren Ausstülpung zentrisch auf den Tragstern gesetzt werden und herkömmlich, z.B. mit Schrauben, fixiert werden. Diese Schrauben sind durch die beiden Abstandhalter der äußeren Kunststoffschale in das Lagerkreuz bzw. die Bottichrückwand geschraubt. Damit sind sie gegen das Blechpaket des Stators isoliert.

Die äußere Kunststoffschale gemäß Weiterbildung der Erfindung hat oberhalb der Polisolierung in Richtung zur Läuferglocke z.B. ausgespritzte Nasen. Der Außendurchmesser über die Nasen entspricht dem Innendurchmesser einer Rotorglocke mit ihren permanentmagnetischen Polen. Erfindungsgemäß dienen diese Nasen zu einer problemlosen Montage der Rotorglocke. Die Rotorglocke wird über die Nasen in Richtung Trommel geschoben. Dabei schiebt sich das Innenloch der Glocke auf die Trommelachse und die Rotorglocke wird so zentrisch gehalten. Sie kann selbst durch die magnetischen Kräfte der permanentmagnetischen Pole getrieben nicht auf die weichmagnetischen Pole des Ständers schlagen. Somit ist eine Beschädigung der Permanentmagnete der Rotorglocke ausgeschlossen. Ist die Rotorglocke ganz aufgeschoben, stehen die Nasen seitlich nach außen versetzt neben den permantmagnetischen Polen der Rotorglocke in deren Innenraum. Die Rotorglocke kann sich frei drehen. Sie ist auf der Trommelachse in jeder herkömmli chen Weise, z.B. mit einer Mutter, fixierbar. Für einen Innenläufer gilt in analoger Weise das gleiche Prinzip, wie für den oben beschriebenen Außenläufer.

Die Nasen auf der äußeren Kunststoffschale müssen nicht ausgespritzt sein. Die gleiche Montage ist mit einem Nasenteil z.B. aus Kunststoff, das an der äußeren Schale angeschnappt wird, möglich. In diesem Fall könnten die Polwicklungen für die Statorpole unabhängig von diesem gewickelt werden und vor dem Befestigen des Nasenteils über die Pole geschoben werden.

Das Prinzip der Erfindung, den Stator in der Lagerbohrung des Lagerkreuz bzw. der Bottichrückwand zu zentrieren, kann man auch mit einem Hilfsteil zur Montage des Stators verwirklichen. Das Hilfsteil hat dann mittig die vorzugsweise zylindrische oder kegelige Ausstülpung, die genau in die Lagerbohrung passt. Das Hilfsteil könnte z.B. als Glocke ausgebildet sein, in die der Stator mit seinem größten Außendurchmesser gerade hineinpasst. Der komplette Stator würde zusammen mit dem Hilfsteil auf das Lagerkreuz bzw. die Bottichrückwand geschoben und dann z.B. mit Schrauben durch Löcher im Hilfsteil festgeschraubt. Danach würde das Hilfsteil wieder abgezogen und der Läufer wie oben beschrieben montiert.

Unter Verwirklichung einiger der vorstehend beschriebenen Merkmale ergibt sich so ein Verfahren zur Montage eines Motors als Direktantrieb für ein Wäschebehandlungsgerät, bei dem der Stator ohne zusätzliche Behandlung eines weitgehend herkömmlichen Lagersystems einfach genau zentrisch montierbar ist und sich die Läuferglocke ohne Gefahr einer Beschädigung ihrer Permanentmagnete montieren läßt.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichungen zeigen:
1 eine Schnittdarstellung eines Motors als Direktantrieb für ein Wäschebehandlungsgerät,
2 eine perspektivische Darstellung der inneren Kunststoffschale des Stators von der Bottichrückwand aus gesehen,
3 eine perspektivische Darstellung der inneren Kunststoffschale des Stators von der Rückwand des Wäschebehandlungsgerätes aus gesehen,
4 eine perspektivische Darstellung der äußeren Kunststoffschale des Stators von der Bottichrückwand aus gesehen und
5 eine Schnittdarstellung des Motors mit einem Hilfsteil zur Montage des Stators auf dem Tragstern.
Die 1 zeigt die Schnittdarstellung eines Direktantriebs fertig montiert an einem Wäschebebehandlungsgerät. Der Bottich des Wäschebehandlungsgeräts ist nur teilweise mit seiner Rückwand 1 dargestellt. An der Bottichrückwand 1 ist das Lagerkreuz 2 ortsfest angebracht. Das Lagerkreuz 2 hat mittig eine Bohrung 3, die für die Sitze einer Lagerung 16 genau bearbeitet ist. Eine zylindrische Ausstülpung 5 an einem Stator 18 ist an einer inneren Kunststoffschale 4 gebildet. Sie ragt passgenau in die Bohrung 3 des Lagerkreuzes 2 und garantiert damit den zentrischen Sitz des Stators 10. Der Stator 18 ist in bekannter Weise durch Schrauben 11 fest auf dem Lagerkreuz 2 gehalten. Die Schrauben 11 sind durch hohe Abstandhalter 8 gegen Blechpakete des Stators 18 isoliert.
Der Stator 18 wird durch die innere Kunststoffschale 4 und eine äußere Kunststoffschale 7 mit eingelegten Blechpaketen gebildet. Die Kunststoffschalen 4 und 7 werden durch Schnapphaken 6 zusammengehalten. Die Schnapphaken 6 sind an der inneren Kunststoffschale 4 angebracht. Im montierten Zustand werden die Kunststoffschalen 4 und 7 durch die Schrauben 11 fest in ihrer Position gehalten.
Polwicklungen 10 der Statorpole sind durch die Kunststoffschalen 4 und 7 gegen die Blechpakete isoliert.
Eine Rotorglocke 12 trägt in bekannter Weise innen permanentmagnetische Pole 13. Sie wird bei der Montage in Bewegungsrichtung 17, also von außen auf eine Trommelwelle 14 geschoben. Dabei kommt die Rotorglocke 12 zuerst in Berührung mit Nasen 9 der äußeren Kunststoffschale 7. Die Pole 13 der Rotorglocke 12 gleiten bei der Montage über die Nasen 9 der äußeren Kunststoffschale 7. Gleichzeitig schiebt sich das Innenloch der Rotorglocke über die Trommelachse 14. Im fertig montierten Zustand liegen die Nasen 9 mit Abstand neben den Polen 13 der Rotorglocke 12. Die Rotorglocke 12 kann sich frei drehen. Sie ist durch eine Mutter 15 fest mit der Trommelachse 14 verbunden.
Der beschriebene Direktantrieb kann auch durch einen Motor gebildet werden, der einen Stator 18 enthält, der wie aus 5 ersichtlich montiert wurde. Ein Hilfsteil 19 zur Montage des Stators 18 hat mittig eine zylindrische Ausstülpung 5. Der Stator 18 ist in einer Glocke 20 des Hilfsteils 19 gehalten. Das Hilfsteil 19 wird mit dem Stator 18 auf das Lagerkreuz 2 bzw. die Bottichrückwand 1 gesetzt. Es zentriert sich über die zylinderförmige Ausstülpung 5. Der Stator 18 wird z.B. mit Schrauben 11 fixiert, und anschließend wird das Hilfsteil 19 abgezogen.

1: Bottichrückwand eines Wäschebehandlungsgeräts
2: Lagerkreuz
3: Bohrung im Lagerkreuz bzw. in der Bottichrückwand für die
: Trommellagerung
4: Innere Kunststoffschale
5: Zylindrische Ausstülpung zur Zentrierung
6: Schnapphaken an der inneren Kunststoffschale
7: Äußere Kunststoffschale
8: Abstandshalter
9: Nasen
10: Wicklungen der Statorpole
11: Schrauben zur Statorbefestigung
12: Rotorglocke
13: Permanentmagnetische Pole
14: Trommelachse
15: Mutter
16: Trommellager
17: Bewegungsrichtung Montage Läuferglocke
18: Stator
19: Hilfsteil zur Montage eines Stators
20: Glocke im Hilfsteil 19

Claims

Motor mit Stator und Rotor, vorzugsweise als Außenläufer- oder Innenläufermotor, als Direktantrieb für ein Wäschebehandlungsgerät mit einer in einem Lagerkreuz oder in einer Bottichrückwand drehbar gelagerten Trommel, wobei der Stator mit seinen Erregerspulen am Lagerkreuz oder an der Bottichrückwand fixiert angeordnet ist, der Rotor über einen schmalen Luftspalt vom Stator getrennt auf einem Ende einer Trommelwelle befestigt ist zur Übertragung eines Drehmoments auf die Trommel und wobei die Trommelwelle durch eine Bohrung im Stator durchtritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand der Bohrung im Stator mit einer vorzugsweise zylindrischen oder kegeligen Ausstülpung versehen ist, die in eine Lagerbohrung im Lagerkreuz oder in der Bottichrückwand eingreift und so eine Zentrierung der Statorbohrung gegenüber der Lagerbohrung bewirkt, welche ihrerseits die Lager zur Lagerung der Trommelachse aufnimmt.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator aus einer inneren und einer äußeren Schale gebildet wird, die das Blech der Statorpole halten.
Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere und die äußere Schale sich überlappen und als Isolierung für die Polwicklungen dienen.
Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der äußeren Schale in Richtung der Läuferglocke Nasen angebracht sind und der Durchmesser über diese Nasen ein wenig kleiner ist als der Innendurchmesser der Läuferglocke, so dass diese Nasen beim Montieren der Läuferglocke als zentrische Führung dienen.
Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnasen als getrennte Bauteile ausgebildet sind, die auf dem Stator befestigt sind.
Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen für die Statorpole als vorgefertigte Formteile, z.B. als Backwicklung, über die Blechpole geschoben werden und anschließend das Führungsnasenteil am Stator befestigt wird.
Motor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Polisolierung des Stators ein eigenes Bauteil mit angebrachter Führungsnase ist, das separat bewickelt wird, und dass diese Bauteile nach der Bewicklung über die Statorpole geschoben und mit der inneren und der äußeren Schale verrastet werden.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator ein Spritzteil ist, bei dem das Blechpaket als Einlegeteil in einem Spritzwerkzeug mit Kunststoff umspritzt wird.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen der Statorpole direkt durch die Abstände zwischen den Polen auf den ansonsten fertigen Stator gewickelt werden.
Verfahren zur Montage eines Motors insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator mit einem Hilfsteil montiert wird, welches eine vorzugsweise zylindrische oder kegelige Ausstülpung hat, über die es den Stator zentriert, wobei die Ausstülpung in die Lagerbohrung im Lagerkreuz oder in der Bottichrückwand eingreift.